茶多酚微膠囊化包埋工藝研究

煙利亞，喬小瑞，王 萍，熊何健

（集美大學生物工程學院，福建廈門361021）

茶多酚微膠囊化包埋工藝研究

煙利亞，喬小瑞，王 萍，熊何健*

（集美大學生物工程學院，福建廈門361021）

以殼聚糖為壁材，對茶多酚噴霧干燥微膠囊化工藝進行了研究。結果表明，茶多酚微囊化包埋的最佳工藝條件為：殼聚糖分子量260cps，殼聚糖濃度1%，冰醋酸濃度1%，芯壁比1∶4，固形物含量10%，進風溫度185℃，包埋率為72.90%，該條件下制備的微膠囊球形度好，粒徑較均勻，主要分布在10～40!m之間，水分含量為7.20%，掃描電鏡圖片顯示，微膠囊樣品表面光滑，無凹點。

茶多酚，殼聚糖，微膠囊，噴霧干燥

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

茶多酚 福建松溪生物化工廠；殼聚糖、殼寡糖濟南海得貝生物技術有限公司；麥芽糊精 廈門升芳貿易有限公司；阿拉伯膠 天津市光復精細化工研究所；AR福林-酚、沒食子酸 SIGMA公司；其他試劑 均為國產分析純。

UV-2600型紫外可見分光光度計 尤尼柯（上海）儀器公司；DHG-9082型電熱恒溫培養箱 上海一恒科技有限公司；數碼顯微鏡 廈門MOTIC實業有限公司；噴霧干燥機 上海沃迪科技有限公司；XL30 ESEM-TMP環境掃描電鏡 荷蘭Philips-FEI公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 微膠囊的制備工藝 配制一定質量分數的壁材溶液，茶多酚用適量溶劑溶解，在攪拌狀態下分散到壁材溶液中，噴霧干燥得到茶多酚微膠囊。

1.2.2 微膠囊壁材的選擇

1.2.2.1 壁材種類的選擇 分別以殼聚糖、阿拉伯膠為核心壁材，殼寡糖、麥芽糊精為輔助壁材，對茶多酚微囊化包埋，固形物含量14%，核心壁材濃度1.0%，冰醋酸濃度1.0%，進風溫度185℃，出風溫度80℃，進料速度10～15mL/min。觀察該微膠囊的性狀，并測定其包埋率，比較不同壁材對微膠囊化效果的影響［7］。

1.2.2.2 殼聚糖分子量的選擇 分別用分子量為100、260、500cps的殼聚糖為核心壁材，殼寡糖為輔助壁材，對茶多酚進行微膠囊化包埋。觀察該微膠囊的性狀，并測定其包埋率，以確定分子量適合的核心壁材。

1.2.2.3 殼聚糖濃度的選擇 保持其他因素不變，在殼聚糖濃度分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%條件下制備茶多酚微膠囊。觀察該微膠囊的性狀，測定其包埋率，分析比較殼聚糖濃度對微膠囊化效果的影響［8］。

1.2.2.4 冰醋酸濃度的選擇 保持其他因素不變，在冰醋酸濃度分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%條件下制備茶多酚微膠囊。觀察該微膠囊的性狀，測定其包埋率，分析比較冰醋酸濃度對微膠囊化效果的影響。

1.2.3 噴霧干燥工藝參數的優化 對固形物含量、芯壁比和進風溫度三因素設計L9（33）正交實驗，測定產品的包埋率，并觀察產品外觀形態，分析確定噴霧干燥微囊化工藝條件［7］，正交因素水平表如表1所示。

表1 正交實驗因素水平表

1.2.4 微膠囊質量評價方法

1.2.4.1 微膠囊產品包埋率的測定 包埋率是指微膠囊產品中被包埋的芯材含量與微膠囊產品中總的芯材含量之比，它是衡量包埋效果的指標，反映有多少芯材物質未被包埋而留在微膠囊產品的表面。包埋率計算公式如下：

包埋率（%）=（1-微膠囊表面茶多酚的含量/微膠囊中茶多酚的總量）×100%

1.2.4.2 多酚含量的測定 多酚含量的測定采用福林酚法［9-11］。提取物中總多酚的含量以等同于沒食子酸的量表示。

1.2.4.3 微膠囊中茶多酚總量的測定 準確稱取0.2000g微膠囊產品，用蒸餾水溶解并定容至100mL。取0.2mL樣品液加到10mL比色管中，按照福林酚法在760nm下測定其吸光度。測得的吸光度值代入標準曲線，求得微膠囊中茶多酚的總量。

1.2.4.4 微膠囊表面茶多酚含量的測定 準確稱取0.2000g微膠囊產品于10mL離心管中，加入8mL無水甲醇，充分振蕩后，過濾得澄清液。取澄清液0.1mL用蒸餾水定容至1mL，取此時的溶液0.2mL加到10mL比色管中，按照福林酚法在760nm下測定其吸光度。測得的吸光度代入標準曲線，求得微膠囊表面茶多酚的含量。

1.2.4.5 產品水分含量的測定 準確稱取1.0000g樣品于干燥的稱量皿中，立即放置于80℃的電熱恒溫烘箱中，烘至恒重，計算水分含量。

1.2.4.6 微膠囊產品的形態觀察 取一載玻片，滴兩滴松柏油于片中心，用牙簽挑取少量微膠囊產品，均勻涂抹在松柏油中，蓋上蓋玻片。然后在蓋玻片上滴一滴松柏油，在 1000倍油鏡下聯機觀察并拍照［12］。

1.2.4.7 微膠囊產品的粒徑測定 準確測量200個微膠囊產品的粒徑，計算微膠囊在不同粒徑范圍內的個數，并計算各粒徑范圍微膠囊個數的百分比及平均粒徑，做粒徑分布曲線圖。

1.2.4.8 微膠囊產品的掃描電子顯微鏡觀察 借助掃描電子顯微鏡（SEM）對微膠囊的形貌進行分析，在不同倍數下觀察微膠囊產品的總體形貌和邊緣形態［13］。

1.2.4.9 微膠囊產品穩定性的測定 將微膠囊產品均勻鋪在培養皿中，不封閉，置于恒溫培養箱中，溫度為60℃，每隔一段時間測定其多酚含量，結果以保留率表示，將第3d多酚保留率定為100%，分析比較茶多酚微膠囊化前后其多酚含量隨時間的變化。

2 結果與討論

2.1 多酚測定標準曲線的制定

以沒食子酸做標準，其濃度在0～88.60!g/mL質量濃度范圍內，符合比爾定律，線性良好。此標準曲線的回歸方程為：Y=0.0094x+0.0037（相關系數R2為0.9997，回歸效果顯著。）

2.2 微膠囊壁材條件的確定

2.2.1 微膠囊壁材種類對包埋效果的影響 不同的壁材組合包埋效果不同。實驗中保持其它因素一致，分別以三種不同的壁材組合制備茶多酚微膠囊，實驗結果如表2、圖1所示。

圖1 壁材種類對包埋效果的影響

由表2、圖1可知，三種不同壁材組合制得的微膠囊產品中，以殼聚糖為核心壁材，殼寡糖為輔助壁材時，包埋率最高，而且所得的微膠囊外觀性狀也相對最佳，因此實驗確定以殼聚糖與殼寡糖為壁材。

表2 壁材種類對包埋效果的影響

表3 殼聚糖分子量對包埋效果的影響

表4 殼聚糖濃度對包埋效果的影響

表5 冰醋酸濃度對包埋效果的影響

2.2.2 殼聚糖分子量對包埋效果的影響 實驗中保持其它因素一致，選用不同分子量的殼聚糖為核心壁材，以殼寡糖為輔助壁材（分子量＜3000）制備茶多酚微膠囊，實驗結果如表3、圖2所示。

圖2 殼聚糖分子量對包埋效果的影響

由表3可知，殼聚糖分子量為260cps時，微膠囊的包埋率最大。這是因為隨著殼聚糖分子量的增大，成膜性會提高，但同時黏度增大，分子量過大時，會使噴霧干燥時粘壁嚴重，微膠囊雜質增多，影響微膠囊產品的質量。由圖2可以看出，以分子量260cps的殼聚糖為核心壁材制備的微膠囊產品性狀也較好，因此，選用分子量260cps的殼聚糖為核心壁材。

2.2.3 殼聚糖濃度對包埋效果的影響 實驗中保持其他因素不變，在殼聚糖濃度分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%條件下制備茶多酚微膠囊，實驗結果如表4、圖3所示。

由表4可知，隨著殼聚糖濃度的增加，茶多酚的包埋率增大，這是因為增大殼聚糖濃度，使微膠囊膜厚度增大，茶多酚包埋更完全，從而提高包埋率。但在進行噴霧干燥時觀察得出，當殼聚糖濃度為0.5%、1.0%時，進料順暢，出料多；當殼聚糖濃度為1.5%時，粘壁現象嚴重，出料明顯減少；當殼聚糖濃度為2%時，發生嚴重的粘壁和噴口堵塞現象。說明隨著殼聚糖含量增加，料液黏度迅速增大，噴霧時易發生嚴重的粘壁和噴口堵塞現象。結合圖3可知，黏度越大，微膠囊外壁粘連現象越嚴重。比較圖3中的四種微膠囊外觀形態可知，殼聚糖濃度為1.0%時微膠囊產品性狀較好。綜合以上分析，殼聚糖濃度以1.0%時為宜。

圖3 殼聚糖濃度對包埋效果的影響

2.2.4 冰醋酸濃度對包埋效果的影響 實驗中保持其他因素不變，在冰醋酸濃度分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%條件下制備茶多酚微膠囊，實驗結果如表5、圖4所示。

圖4 冰醋酸濃度的對包埋效果的影響

由表5可知，冰醋酸濃度對微膠囊產品的包埋率影響不大。圖4中，冰醋酸濃度為1.0%時外觀形態最好。此外，因為醋酸是殼聚糖的良好溶劑，當冰醋酸濃度增大時，溶液狀態的殼聚糖分子與溶劑的相互作用會增強，聚合物之間的相互作用會降低，致使得到的微膠囊囊壁不緊密，易使芯材的釋放過快，影響緩釋效果，因此冰醋酸濃度選為1.0%。

表6 正交實驗結果

表7 正交實驗方差分析表

2.3 噴霧干燥正交實驗條件優化分析

2.3.1 噴霧干燥正交實驗結果 對固形物含量、芯壁比和進風溫度三個工藝參數設計三因素三水平正交實驗，通過包埋率及形態分析，確定噴霧干燥工藝條件，實驗結果見表6。

對實驗結果進行極差分析和方差分析（表7）。根據極差分析結果可知，三因素對茶多酚微膠囊化包埋率的影響順序為芯壁比＞固形物含量＞進風溫度，即芯壁比對茶多酚微膠囊的制備效果起主要作用。根據方差分析，三因素中芯壁比對微膠囊包埋率影響極顯著（P＜0.01），固形物含量和進風溫度對微膠囊包埋率影響不顯著。

2.3.2 正交實驗結果的因素分析

2.3.2.1 固形物含量對茶多酚微膠囊化的影響 在適當的范圍內（料液固形物含量≤10%），增加固形物含量，可以提高微膠囊化效果；但固形物含量＞10%時，繼續增加固形物含量，對微膠囊化效果反而有小幅度的降低作用。這是因為適當的提高總固形物含量，有利于噴霧干燥過程中囊壁的形成和提高囊壁的致密性，同時由于體系黏度的增加和穩定性的提高，減少了茶多酚向殼聚糖表面的遷移，能更好地包埋茶多酚；但固形物含量過高，會使料液黏度太大，易造成嚴重的粘壁和噴口堵塞現象。因此，應控制料液的固形物含量為10%為宜。

2.3.2.2 芯壁比對茶多酚微膠囊化效果的影響 在其他實驗條件一致的情況下，減小芯材與壁材的比例，即茶多酚含量減少而殼聚糖含量增加，會增加干燥過程中液滴成膜速度，增大膜厚度，同時茶多酚在殼聚糖溶液中分散得更均勻，使留在囊壁表面的茶多酚量減少，因此包埋率上升。但芯壁比過小，會使載藥量太少，因此選用芯壁比1∶4。

2.3.2.3 進風溫度對茶多酚微膠囊化的影響 當進風溫度在160～185℃之間時，微膠囊化效率隨著溫度的提高而提高，這是因為提高進風溫度，壁材的成膜速度加快，包埋效果更好；當溫度高于185℃時，提高溫度對包埋率的影響不大，但是對微膠囊產品的質量卻有著不良的影響，這是因為溫度過高，水分散失過快，壁材表面易出現凹凸和裂縫，同時壁材的成膜性降低。溫度過低，產品含水量高，易粘連，且易出現嚴重粘壁現象，因此最佳溫度可選在185℃左右。

綜合以上分析，得出噴霧干燥工藝優化條件為：固形物含量為10%，芯壁比為1∶4，進風溫度為185℃。采用優化后條件制備茶多酚微膠囊，測得微膠囊包埋率為72.90%，微膠囊產品球形度較好，粘連雜質較少，粒徑分布均勻。

2.4 微膠囊產品的質量評定

2.4.1 水分含量的測定 經測定，微膠囊產品的水分含量為7.20%。

2.4.2 粒徑分布 采用光學顯微鏡對微膠囊粒度進行測定，結果如圖5所示。從圖5可知，制得的茶多酚微膠囊粒徑主要分布在10～40!m范圍，粒徑分布范圍較窄，平均粒徑為21.63!m，其中93%的微膠囊粒徑在40!m以下。

圖5 茶多酚微膠囊粒徑分布圖

2.4.3 微膠囊的掃描電子顯微鏡觀察 電子顯微鏡掃描結果如圖6所示，可知，樣品中伴有一些皺縮的微膠囊，原因可能是有些微膠囊其實并不是茶多酚微膠囊，而是噴霧干燥前長時間攪拌產生的氣泡形成的氣泡微膠囊。從30000倍下微膠囊的表層形貌圖來看，微膠囊產品的表面都比較光滑，且沒有凹點，說明微膠囊產品球形度、品質良好。

圖6 微膠囊的SEM圖

2.4.4 微膠囊產品穩定性的測定 由圖7可知，在60℃下，茶多酚較為穩定，微膠囊包埋前、后的茶多酚穩定性是有一定差異的。微膠囊包埋前，茶多酚保留率在13d之后略有下降，在22d之后有明顯的下降趨勢，31d之后仍有下降。微膠囊包埋后，茶多酚保留率在第16d之后才略有下降，22d有明顯的下降趨勢，于28d之后茶多酚保留率趨于穩定，下降的程度和速度均比微膠囊包埋前小。

圖7 在60℃下茶多酚保留率隨時間的變化

3 結論

3.1 茶多酚微膠囊化包埋的最佳工藝為：殼聚糖分子量260cps，殼聚糖濃度1%，冰醋酸濃度為1%，芯壁比為1∶4，固形物含量為10%，進風溫度為185℃。

3.2 按最佳工藝條件制備的產品的包埋率為72.90%，產品球形度較好，粘連雜質少，粒徑分布較均勻。

3.3 用電子掃描顯微鏡對微膠囊產品進行掃描可知，茶多酚微膠囊產品的表面較光滑，且沒有凹點，品質良好。

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Study on the microencapsulating technology of tea polyphenols

YAN Li-ya，QIAO Xiao-rui，WANG Ping，XIONG He-jian*
（College of Bioengineering，Jimei University，Xiamen 361021，China）

The technology which using chitosan as wall-material to microencapsulate tea polyphenols with spray drying was studied.The results showed that the best microencapsulating technology conditions of tea polyphenols were as follows：the molecular weight of chitosan was 260cps，the concentration of chitosan solution was 1%，the concentration of glacial acetic acid solution was 1%，the proportion of tea polyphenls and chitosan was 1∶4，the solid raw content was 10%，inlet air temperature was 185℃.The microencapsulation rate of tea polyphenols microcapsule reached 72.90%.The diameter of tea polyphenols microcapsule was between 10～40μm and welldistributed.The moisture content of tea polyphenols microcapsule was 7.20%.By scanning with electron microscopy，we can know that the surface of the microencapsulated products under this conditions was relatively smooth with no concave points and the quality was good.

tea polyphenols；chitosan；microencapsulate；spray drying

TS201.2

B

1002-0306（2010）07-0251-05

茶多酚（Tea Polyphenols，簡稱TP）是茶葉中所含有的一類多酚類化合物的總稱，以兒茶素類為主（約占TP總量的60%～80%），主要有表兒茶素（EC）、表沒食子兒茶素（EGC）、表兒茶素沒食子酸酯（ECG）和表沒食子兒茶酸酯（EGCG）4類［1］。茶多酚是一種天然的抗氧化劑，多為水溶性，是以"-苯基苯并吡喃為結構基礎的類黃酮化合物，其質子供體為羥取代基，具有優越的抗氧化能力，其抗氧化活性高于一般非酚性或單酚類抗氧劑，比VE、VA、BHA等抗氧化效價高出2～20倍；另外還具有抗癌、抗衰老、抗輻射、清除人體自由基、降血糖、降血壓、降血脂及殺菌等一系列功能［2］。其在油脂、食品、醫藥、化妝品及飲料等領域具有廣泛的應用前景，我國于1995年7月正式將茶多酚列為食品添加劑，并作為新型抗氧化天然物質［3］。但是茶多酚分子中的羥基很活潑，在光照、高溫、堿性等條件下極易發生氧化、聚合、縮合等反應，從而失去其抗氧化活性及其他生物學功能；脂溶性差及自身存在異味等，使茶多酚在儲藏和應用方面存在局限性。為解決這一問題，可利用微膠囊化技術對茶多酚進行包埋，從而改變茶多酚的溶解性、光敏性、酸敏性以及熱敏性等加工適應性，使茶多酚能以微細狀態保持其原有的化學特性和生物活性，并在需要時可以方便地釋放［4-6］。本實驗通過選用合適的成膜壁材，采用噴霧干燥法對茶多酚進行微膠囊化包埋，同時通過單因素及正交實驗，對微膠囊的形態指標、包埋率等指標進行分析，以期建立合理的茶多酚微膠囊化工藝條件，為解決茶多酚應用的局限性提供參考。

2009-08-25 *通訊聯系人

煙利亞（1986-），女，碩士研究生，研究方向：天然產物的提取與活性。

福建省科技計劃重點項目（2009N0045）；廈門市科技項目（3502Z20063011）；集美大學創新團隊基金（2006A002）。